¿Un ácido fuerte disuelve sustancias frías y calientes a la misma velocidad? » Cienciahoy

Los ácidos fuertes tienen un alto poder de disolución, debido a su alta constante dieléctrica. Sin embargo, la temperatura también afecta la rapidez con que se disuelve una sustancia.

Siempre que hablamos de ácidos, normalmente suponemos que son peligrosos o dañinos. Sí, son dañinos si se usan de manera incorrecta, pero los ácidos son esenciales, como cualquier otro componente químico en la Tierra.

Nuestro estómago alberga un ácido fuerte, HCl (ácido clorhídrico), sin el cual nunca podríamos digerir los alimentos. El ácido fólico que se encuentra en las frutas y verduras de hoja es un suministro esencial de vitamina B. El vinagre (ácido acético) hace que nuestra comida sepa mejor. Dada esta naturaleza dual de los ácidos, es interesante estudiar sus propiedades.

¿Qué son los ácidos fuertes?

La fuerza de un ácido generalmente se determina por su capacidad para donar protones (H+) cuando se disuelve en agua (ácido de Brønsted). Por lo tanto, existe una escala llamada ‘escala de pH’ (p significa ‘potenz’, que significa “potencia” en alemán), que identifica la fuerza de un ácido o una base.

Va desde 0 (más ácido) a 14 (más básico/alcalino).

Determinamos el pH usando una fórmula simple pH = -log10[H+]dónde [H+] es la concentración de protones expresada en mol/L.

La escala de pH (Crédito de la foto: BlueRingMedia/Shutterstock)

Entonces, cuando hablamos de ácidos fuertes, estamos en el rango de pH 0 a 2. Los ácidos fuertes se identifican en función de su rápida donación de protones, y algunos de ellos son altamente corrosivos, como HCl, H2SO4, HNO3, ácido pícrico, etc. Los ácidos débiles incluyen ácido acético (vinagre), ácido cítrico (limones), ácido benzoico, etc. .

Permitividad relativa (ε) de ácidos

La permitividad relativa también se denomina “constante dieléctrica” ​​de un líquido. Es la medida de la fuerza necesaria para mantener separadas dos partículas cargadas. Cuanto mayor sea el valor de la constante dieléctrica, menor será la fuerza necesaria para mantener separadas las partículas cargadas. La fórmula para calcular la constante dieléctrica es:

εr = ε / ε0

Dónde,

ε = Permitividad – Depende de la naturaleza del medio entre las dos cargas

ε0 = Permitividad del vacío – Una constante – 8.854 × 10−12 J −1 C2 m−1 .

La constante dieléctrica es una cantidad adimensional. Por ejemplo, siempre tomamos la constante dieléctrica del vacío como 1 y la del agua a 250C como 78, es decir, casi dos veces mayor que la del vacío. Esto simplemente significa que en el vacío, las dos partículas cargadas no se pueden separar, ya que el vacío ofrece menos resistencia a la fuerza interiónica, mientras que en el agua, las dos partículas cargadas pueden permanecer como están y permanecer estables.

La constante dieléctrica de una sustancia es muy grande si sus moléculas constituyentes pueden polarizarse fácilmente. En el agua, existe una alta polaridad debido a un átomo de oxígeno altamente electronegativo unido a un átomo de hidrógeno electropositivo. Esto hace que el agua sea un buen solvente polar, razón por la cual a menudo se le llama el ‘Disolvente Universal’.

Cuando hablamos de ácidos fuertes, asumimos que son altamente ionizables, porque solo así pueden donar protones. De hecho, la mayoría de los ácidos fuertes tienen una constante dieléctrica mayor que el agua.

ÁCIDO TEMPERATURA (0C) CONSTANTE DIELÉCTRICA (εr) Ácido sulfúrico (H2SO4) 20 84 Ácido clorhídrico (HCl) -95 9,3 Ácido nítrico (HNO3) 14 55 Ácido yodhídrico (HI) -50 3,4

Esto significa que una sustancia se disolvería en ácido más fácilmente que en agua. Por lo tanto, los ácidos fuertes son de naturaleza altamente corrosiva, ya que disuelven las sustancias muy rápidamente. Esta reacción es altamente exotérmica, lo que aumenta la temperatura.

Efecto de la temperatura sobre la solubilidad

El agua, al ser un solvente universal, tiene muchas aplicaciones en reacciones y procesos. Muchas sustancias se disuelven fácilmente en agua, mientras que algunas requieren calentamiento para disolverse. La idea aquí es ‘suministro de energía’; cuando suministramos calor, básicamente estamos aumentando la energía cinética de los solutos. Cuando ganan energía, su movimiento se acelera y se desintegra, y luego se aprietan entre las moléculas de solvente.

Imagine que los estudiantes están sentados de manera ordenada en un salón de clases mientras se desarrolla la clase. De repente, alguien grita que hay un incendio dentro de la escuela (fuente de calor); la reacción inmediata de los estudiantes será salir corriendo de la escuela.

La dispersión de los niños de un arreglo ordenado a uno caótico es lo que sucede cuando calentamos un soluto. Por lo tanto, es una tendencia general que cuando disolvemos un sólido en agua, al aumentar la temperatura, aumenta la solubilidad (lo contrario es cierto para los gases).

Lo mismo ocurre con un ácido fuerte. Cuando ponemos una sustancia caliente, estamos aportando más energía al ácido, lo que aumenta la capacidad de ionización, lo que aumenta ligeramente su constante dieléctrica. Por lo tanto, el ácido disuelve la sustancia más rápidamente que una sustancia fría.

¿Qué comida se digiere más rápido, caliente o fría?

En cuanto a la aplicación de este concepto, debemos preguntarnos: ¿debemos comer alimentos calientes o alimentos fríos, dado que nuestro estómago contiene un ácido muy fuerte, el HCl? Comer alimentos calientes facilita nuestra digestión, en comparación con comer alimentos fríos.

Cuando la comida está caliente, descompone algunos de los nutrientes o los hace más susceptibles de descomponerse rápidamente a través del ácido. La comida fría, por otro lado, requeriría más tiempo y energía para descomponerse.

Por lo tanto, hay una diferencia en el tiempo requerido para digerir alimentos fríos y calientes.

Conclusión

Los ácidos fuertes disuelven fácilmente las sustancias, independientemente de su naturaleza, debido a la alta constante dieléctrica. Las sustancias calientes se disolverán más rápido que las frías, ya que tienen una alta energía térmica, lo que ayuda al ácido a disolverse rápidamente, mientras que las sustancias frías tomarán algo de calor del ácido para llevarlo a temperatura ambiente, lo que ralentizará el proceso de disolución.

Lectura sugerida

Referencias

1. Atkins P., Overton T., Rourke J., Weller M., Armstrong F. y Hagerman M. (2010) Química inorgánica de Shriver y Atkins, quinta edición. Prensa de la Universidad de Oxford.
2. Huheey E J., Keiter A E., Keiter L R. y Medhi K O. (2006) Química inorgánica: principios de estructura y reactividad. Pearson.
3. Atkins P., Paula De J. y Keeler J. (2018) Química física de Atkins – Edición internacional. Prensa de la Universidad de Oxford.
4. Sun, WM, Houghton, LA, Read, NW, Grundy, DG y Johnson, AG (1988). Efecto de la temperatura de la comida sobre el vaciado gástrico de líquidos en el hombre. Tripa, 29(3), 302–305.

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